看到这篇文章的题目时,你可能会想这题目真滑稽。 PCB布局设计是电子设计的重要组成部分,它的所有权很清晰,但未来10年,它将变得模糊不清。而机械工程师正好可以借此机会扩展视野。
为了了解目前的情况,我们需要回顾40年前电子设计的分工。这项工作分为两个过程,第一个过程是设计本身。设计过程是(目前仍然是)由电气工程师完成。
虽然电路设计已发生了变化,但表示电路的方法一直没变。电气工程师用分立元器件如晶体管、放大器、电阻、电容、二极管等设计电路。他们并不需要关心元器件的物理细节,他们只需要知道元器件的值和关键特性。所有这些设计都是用抽象形式表示,即采用象征符号画出元器件,原理图是无量纲的。
那时的电气设计师只学一些电路设计理论。假定一个好的大学专业会设置电子实验室课程,但这些课程也只不过是用样板来证明一些概念而已。在大学课程里,几乎找不到相关PCB设计。只有当电气工程学生签署了PCB制造的高级项目后,他们才可能接触到。
设计过程的第二步是实际的PCB布局。电气工程师很少会布局设计PCB。他们完成了电路设计后,就把设计交给布局能手。布局能手可能是技术职业学校毕业的学生,但在很多情况下,他们是有技术经验的高中生。他们决定如何把原理图转换成实际的布局图,最后用聚酯薄膜和胶带完成这件作品。
70年代,集成电路(IC)芯片日益普遍。由分立元器件完成的功能可以蚀刻到硅片中,所占的空间小了很多。这样就大大减少了原来由分立元件所占的板面积,现在在较小的空间内可布置更多的元器件引脚。
到了80年代中期,用聚酯薄膜和胶带布局电路板的方法变得越来越难。电气工程师开始采用IC进行设计,不再使用分立元器件。这就要求PCB有两层以上的铜。为了满足这个需求,开发出了计算机程序,帮助完成PCB的布局设计。布局能手把他们的操作台换成了有电子设计自动化(EDA)工具的办公桌。
从80年代起, PCB布局设计就变得越来越复杂了。PCB不会像恐龙一样消失,但是我们必须承认在过去30年中的3次经济萧条对PCB布局业产生了巨大的影响。第一次是1990年,第二次是2001年的技术灾难,最后一次是2008年的经济衰退。每一次经济萧条后的复苏,PCB布局的重任就落在了电气工程师的身上。事实上,硬件工程师的工作岗位招聘中都有关于PCB布局设计岗位的招聘要求。
Mentor所做调查也验证了这一点。他们发现超过75%称自己为布局能手的人都已超过了45岁(截止于2017年)。更重要的是,调查表明其中有50%的人计划在10年之内退休。
这意味着什么?
1. 布局设计工作者处境困难。他们经历了三次大的经济萧条期。他们知道,如果他们把自己的知识经验传给别人,自己的生存就会受到威胁。他们没有动力把自己的经验知识传授给下一代。
2. 学术界仍然认为布局是一项技术工人就可以完成的工作。因而,他们认为不需要向工程学生教授这项技能。学术界完全没有接触过这个行业。
3. 没有相关的职业项目来培训从事PCB布局工作的个人。
4. 如前所述,PCB不会很快消失,它是完成电子设计的重要媒介。
5. 机电设计将是PCB布局中使用的概念。了解目前设计和制造PCB所采用的方法对于机电制造是必要的。
对于本文的标题,答案是:在PCB设计领域,没有哪一个人是PCB布局设计的拥有者。 这个行业中,布局设计职业的位置是无人可取代的。电气工程师不能独揽所有功劳,因为他们的焦点是元器件开发和嵌入式编程。他们接受电路设计的理论概念,却很少接触实际硬件。
跳出其中思考就会发现,PCB既是电气的,也是机械的。Nine Dot Connects公司已使它很清晰,即机电设计同时包含有机械设计和电气设计。仔细观察PCB,会发现它的机械部分和电气部分一样多。事实上,PCB本身就是一个真正的机电设计。当布局能手设计PCB时,他们会从电气和机械两个角度同时考虑设计。
因此,谁说PCB不能被机械人员拥有?在下一篇博客中,我们将探讨为什么机械工程师可以拥有PCB布局设计所有权,而且随着时间的推移,PCB布局设计会越来越宝贵。